Linux动态库*.so函数名修改

在某些学习或者特殊需求的情况下要对linux下动态库*.so文件内部的函数名进行修改。

        比如一个函数ADD(int a,int b);修改为Add(int a,int b);

通过这篇文章你将了解到在linux下动态库函数名寻址的规则，截止2024年3月linux动态库的寻址规则已经出现多种，这里不会一一介绍。这篇文章仅提供规则，并不提供修改函数名的相关代码和执行文件。如果有需要请留言沟通。

开发环境：Ubuntu20、gcc、g++、IDAPro（Windows下安装即可，版本不限）。

必备知识：ELF文件标准（linux下执行文件头）、IDApro的使用方法。

建议了解：linux 动态库加载流程（自行寻找资源，后续可能给出链接）参考文档(P73)：https://paper.seebug.org/papers/Archive/refs/elf/Understanding_ELF.pdf

正文开始：

        编译简单的动态库和调用代码。

        以下为测试代码：其中仅有两个函数分别是ADD和MINUS的动态库代码；使用main.cpp链接api.so对这两个函数进行调用，并执行。最终再修改main.cpp对ADD的调用修改为Add，同时不编译动态库，仅对动态库的二进制文件进行修改的情况下，完成调用。

注：下列代码仅为参考，并未规范处理。编译命令见main.cpp。

//myAPI.h
//int ADD(int a, int b);
//int MINUS(int a, int b);#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif// int Add(int a, int b);
int ADD(int a, int b);
int MINUS(int a, int b);#ifdef __cplusplus
}
#endif
//myAPI.cpp
#include "api.h"// int aaa(int a, int b){
int ADD(int a, int b){return a + b;
}
// int aaa(int a, int b){
//     return a + b;
// }
int MINUS(int a, int b){// int c = ADD(a,b);int c = b;return a - c;
}
//main.cpp
#include "api.h"
#include <iostream>
// #include <hash.h>
// 使用hash表做编译，不写使用ELF GUN hash 或者两者兼顾// g++ -shared -fPIC -o libapi.so api.cpp -Wl,--hash-style=sysv  /// -Wl,--retain-symbols-file=retain-symbols.txt
// 链接动态库生成执行文件// g++ -o main main.cpp api.h -L. -lapi
// 添加动态库路径到环境变量中// export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/.
int main(){std::cout << "1 + 1 = " << ADD(1, 1) << std::endl;std::cout << "1 - 1 = " << MINUS(1, 1) << std::endl;return 0;
}

通过上述步骤你将获得libapi.so和main两个可执行文件。并且执行main时，运行正常。

打开IDAPro，将libapi.so使用IAD进行逆向，能够查看二进制文件即可。

        idx    name         hash_val3 __cxa_finalize 0BEA6495 000000024 _Z5MINUSii 01E5E459 000000015 _ITM_registerTMCloneTable 0B7268A5 000000016 _ITM_deregisterTMCloneTable 012F7225 000000017 _Z3ADDii 0D758CB9 000000028 __gmon_start__ 0F4D007F 00000000ida pro 提供数据如下：; ELF Hash Tableelf_hash_nbucket DCD 3elf_hash_nchain DCD 9elf_hash_bucket DCD 8, 6, 7elf_hash_chain  DCD 0, 0, 0, 0, 0, 4, 5, 3, 0; ELF Symbol Table0  Elf64_Sym <0>1  Elf64_Sym <byte_300 - byte_300, 3, 0, 7, .init_proc, 0>2  Elf64_Sym <byte_300 - byte_300, 3, 0, 0x12, __dso_handle, 0>3  Elf64_Sym <aCxaFinalize - byte_300, 0x20, 0, 0, dword_0, 0> ; "__cxa_finalize"4  Elf64_Sym <aZ5minusii - byte_300, 0x12, 0, 9, _Z5MINUSii, 0x28> ; "_Z5MINUSii" ...5  Elf64_Sym <aItmRegistertmc - byte_300, 0x20, 0, 0, dword_0, 0> ; "_ITM_registerTMCloneTable"6  Elf64_Sym <aItmDeregistert - byte_300, 0x20, 0, 0, dword_0, 0> ; "_ITM_deregisterTMCloneTable"7  Elf64_Sym <aZ3addii - byte_300, 0x12, 0, 9, _Z3ADDii, 0x20> ; "_Z3ADDii" ...8  Elf64_Sym <aGmonStart - byte_300, 0x20, 0, 0, dword_0, 0> ; "__gmon_start__"; ELF String Tablebyte_300        DCB 0                   ; DATA XREF: LOAD:0000000000000240↑o; LOAD:0000000000000258↑o ...aGmonStart      DCB "__gmon_start__",0  ; DATA XREF: LOAD:00000000000002E8↑oaItmDeregistert DCB "_ITM_deregisterTMCloneTable",0; DATA XREF: LOAD:00000000000002B8↑oaItmRegistertmc DCB "_ITM_registerTMCloneTable",0; DATA XREF: LOAD:00000000000002A0↑oaCxaFinalize    DCB "__cxa_finalize",0  ; DATA XREF: LOAD:0000000000000270↑oaZ3addii        DCB "_Z3ADDii",0        ; DATA XREF: LOAD:00000000000002D0↑oaZ5minusii      DCB "_Z5MINUSii",0      ; DATA XREF: LOAD:0000000000000288↑oDCB 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0

规则：

            规则：idx是直接读取 ELF Symbol Table 里面的 内容，顺序和 ELF String Table 里面的不同
                    hash_val 通过特定的方法计算得出。
                    elf_hash_nbucket 这个值编译器根据方 案计算出的，一般(总符号数/4 + 1) 在附近选择一个素数，能 够使数据更加离散。
                    elf_hash_nchain  这个值是符号的个数 。
                    elf_hash_bucket DCD 8, 6, 7
                        根据下表计算出的hash_val从最下面开始，第8个 0 ，接着第6个 1， 第7个是2。
                    elf_hash_chain  DCD 0, 0, 0, 0, 0, 4, 5, 3, 0
                        根据下表计算出：

                                     在计算的hash=0有 8,
                                         计算的hash=1有 6,5,4
                                         计算的hash=2有 7,3
                            因此：elf_hash_bucket[0] = 8;elf_hash_bucket[1] = 6;elf_hash_bucket[2] = 7;
                                    elf_hash_chain[8] = 0
                                    elf_hash_chain[6] = 5; elf_hash_chain[5] = 4; elf_hash_chain[4] = 0
                                    elf_hash_chain[7] = 3;

                对橙色部分的内容进行解释：

                 hash为0的只有8，结尾默认0，故hash_chain[8]=0。

                 hash为1的有6,5,4 结尾默认0，故hash_chain[6]=5,hash_chain[5]=4,hash_chain[4]=0

                 同理，hash为2的如上。

至此，你已经了解了--hash-style=sysv使用传统ELF编译动态库，hash表的生成规则了，其本质是一种快捷的链式结构。

使用十六进制编辑器，将hash表对应的函数ADD->Add，然后调整ELF hash链表。

            3 __cxa_finalize 0BEA6495 000000024 _Z5MINUSii 01E5E459 000000015 _ITM_registerTMCloneTable 0B7268A5 000000016 _ITM_deregisterTMCloneTable 012F7225 000000017 _Z3Addii 0D77ACB9 000000008 __gmon_start__ 0F4D007F 00000000hash_val = 0: 8,7hash_val = 1: 6,5,4hash_val = 2: 3elf_hash_bucket DCD 8, 6, 3elf_hash_chain  DCD 0, 0, 0, 0, 0, 4, 5, 0, 7

注：使用IDA获取这个表的时候，有对应值在二进制文件的偏移，可以根据偏移直接修改。这一过程修改了hash table 和 string table两部分，上面首为7的行，已经和最开始的不一致了，是通过elf_hash(string)获得到的。这个函数的实现，资源较多。稍后进行链接给出。

调整完毕，再将main.cpp和api.h两个文件的ADD->Add。如下：

//myAPI.h
//int ADD(int a, int b);
//int MINUS(int a, int b);#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif// int Add(int a, int b);
int ADD(int a, int b);
int MINUS(int a, int b);#ifdef __cplusplus
}
#endif
//----------------------------------
//main.cpp
#include "api.h"
#include <iostream>
// #include <hash.h>
// 使用hash表做编译，不写使用ELF GUN hash 或者两者兼顾// g++ -shared -fPIC -o libapi.so api.cpp -Wl,--hash-style=sysv  /// -Wl,--retain-symbols-file=retain-symbols.txt
// 链接动态库生成执行文件// g++ -o main main.cpp api.h -L. -lapi
// 添加动态库路径到环境变量中// export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/.
int main(){std::cout << "1 + 1 = " << Add(1, 1) << std::endl;std::cout << "1 - 1 = " << MINUS(1, 1) << std::endl;return 0;
}

此时，使用修改后的libapi.so和上述两个文件，编译，发现Add可以被正常调用。

结语：此案例中ADD->Add是函数名长度，所以可以避免下面执行的代码不做偏移修改，如果函数名长度不一致，可能导致整个动态库文件出现较大的问题。如果有兴趣，可以查找相关的资料并提交到GNU，说不定你也是对开源社区做贡献的小可爱了。这个案例对有传统ELF hash表有效，其他标准的hash表也是类似的调整方法，了解其运作原理就可以很快出结果。

参考文档(P73)：https://paper.seebug.org/papers/Archive/refs/elf/Understanding_ELF.pdf

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